Что такое 3d-принтер?

Что такое 3D-принтер, принцип его работы и применение

Что такое 3D-принтер?

Принтеры для трехмерной печати или 3D-принтеры – это устройства для изготовления объемных моделей. Аппараты узкой специализации обладают безграничными возможностями и сегодня используются в каждой сфере жизни современного человека. Несколько лет назад 3D-принтеры стали доступны и для домашнего использования, попутно охватив часть малого бизнеса.

История появления

История создания подобной техники зародилась еще в середине 80-х годов прошлого столетия, но слабое развитие компьютерных технологий «заморозило» активное внедрение трехмерной печати в быт и производство.

Ощутимый старт 3Д-принтеры получили только в 2005 году, наряду с совершенствованием компьютерных возможностей. Тогда публике был представлен первый трехмерный принтер, который печатал в цвете.

Впоследствии техника претерпела немало изменений, было разработано современное программное обеспечение для управления процессом печати.

В результате пользователям стал доступен функциональный агрегат, способный «печатать» чехлы для телефонов или новые 3D-принтеры.

Первый 3D принтер

Как это работает

Общий принцип работы трехмерного принтера в теории прост и понятен. В программе для 3D-моделирования создается объект или его часть (крупные модели делят на несколько элементов).

Затем файл отправляется для обработки специализированной программой (для формирования G-кода), после чего в дело вступает техника. G-код делит цифровую модель на сотни горизонтальных дорожек, задавая траекторию печатающей каретке.

На основание слой за слоем наносится расплавленный материал, создавая вполне осязаемый объект.

Схематическое изображение 3D-принтера

Всего существует семь основных технологий, используемых для трехмерной печати, но большая их часть нашла применение только в промышленных целях. Для любительской «пластиковой печати» и малого бизнеса разработаны относительно компактные и недорогие аппараты.

  • Технология Fused Deposition Modeling (иначе FDM-принтеры) получила самое массовое распространение для трехмерного моделирования и кулинарии. Материал разогревается и подается на платформу через сопло печатающей головки. Объект «вырастает» на плоскости, а его размеры ограничены параметрами платформы.
  • Технология Polyjet разработана в 2000 году и сегодня принадлежит компании Stratasys. Создание трехмерных объектов производится посредством полимеризации фотополимера под действием УФ излучения. Фотополимер – дорогой и хрупкий пластик, потому в быту такие принтеры практически не используют, но благодаря точной детализации моделирования аппараты применяют в медицине и промышленности (для создания прототипов).

Все о том, как работают современные принтеры для трехмерной «пластиковой печати» можно узнать из тематического видео, например, этого. Также в них часто демонстрируют, как аппарат работает с различными материалами для изготовления объекта.

Управление процессом печати

Как правило, пользователю нужно произвести ряд настроек непосредственно перед началом печати.

  1. Подключение оборудования к ПК осуществляется через USB-кабель.
  2. Калибровка перемещения сопла относительно платформы.
  3. Настройка и управление нагревом платформы и сопла-дозатора.
  4. Мониторинг соотношения температур.
  5. Управление процессом печати (экструдером) – настройка скорости подачи материала, замена бобин пластика.

Контроль над печатью осуществляется через ПК. Для создания объекта от идеи до результата пользователю необходимы специальные программы для трехмерного моделирования и управления аппаратом.

Перед запуском печати оператор калибрует принтер, настраивая его относительно стола-платформы. Базовая прошивка принтера представляет собой ряд настроек по умолчанию, а пользователь производит более точные настройки, в зависимости от используемого материала.

Так, для создания объемных элементов на основе ABS или PLA задается разная температура плавления. В процессе печати, оператор через ПО следит за работой.

Весь процесс создания модели может занимать от нескольких часов до суток, здесь ключевым фактором является точность исполнения: точные объекты с детальной прорисовкой производятся дольше, чем более грубые.

Где можно применить 3D-принтер

Область применения 3D-принтеров довольно широка: от любительских поделок до бизнеса. Предприниматели наряду со студентами архитектурных отделений первыми заметили огромный потенциал «пластиковой печати».

  1. Проектирование и создание трехмерных моделей различных сооружений.
  2. Изготовление пластиковых элементов для техники: крышки, шестерни, рукоятки. Отдельным направлением стало изготовление деталей автомобилей иностранного производства, что совершенно естественно, если оценить их стоимость.

    Диски для автомобилей

  3. Создание уникальных эксклюзивных сувениров, аксессуаров или копий предметов искусства. Гипсовая Фемида в 30 см из магазина обойдется дороже, если не учитывать затраты на покупку самого принтера.

    Копия скульптуры Микеланджело

  4. Трехмерное сканирование и изготовление объемных дубликатов любых объектов.
  5. Новейшие разработки – сюда можно включить проектирование любой новой техники, аппаратуры, мебели и так далее.
  6. Изготовление полноценных инсталляций для выставок или иных мероприятий.

Если ранее печать осуществлялась пластиком, то сегодня разнообразие материалов впечатляет. Производители изготавливают различные основания, например, имитирующие натуральное дерево. Кроме того, в качестве материала для печати можно выбрать не только полимеры, но и нейлон. Эту идею очень быстро подхватили дизайнеры и создали целые коллекции одежды.

Азартные коллекционеры сполна оценят потенциал «пластиковой печати», ведь теперь есть возможность воссоздать любой объект: модели самолетов, знаменитых персонажей, предметов искусства. Редкие коллекционные экземпляры могут стоить довольно дорого, как очень хороший принтер для дома, и здесь выбор очевиден.

Брать или не брать: достоинства и недостатки оборудования

Использование объемной печати предоставляет пользователям обширные возможности. Ключевое преимущество техники – воспроизведение любого трехмерного объекта, и исключений здесь практически нет.

Все, что может быть изготовлено из пластика, можно «напечатать», будь то дорогой в оригинале бампер от иномарки или проект будущего торгового центра на выставке архитекторов.

Решающим фактором станет размер оборудования, а выражаясь точнее – размер его рабочего стола.

Потенциал «пластиковой печати» усложнен трудоемким процессом подготовки и управления, требующим узкоспециализированных знаний. Неопытный пользователь не всегда сможет спроектировать в 3D-MAX даже простую геометрическую фигуру, не говоря о собственном портрете. Чтобы пользоваться техникой, ее необходимо освоить, а этой займет некоторое время.

Второй недостаток 3D-принтера – его габариты. В продаже доступны и компактные модели, но их предельные размеры печати слишком скромны, хотя вполне подойдут для поэтапного изготовления инсталляций или архитектурных проектов.

Конечно, в качестве игрушки приобретать 3D-принтер нерационально, средняя стоимость моделей дешевого сегмента превышает 30 000 рублей. Покупка будет выгодна, если оборудование будет выполнять определенную задачу: приносить прибыль, развивать навыки, получать образование, заниматься творчеством, помогать в работе.

В ближайшем будущем можно ожидать новых разработок в этой области. Сегодня уже можно напечатать настоящий жилой дом из обычной строительной смеси. Естественно, такое оборудование недоступно для бытового использования, но сам факт применения новых материалов для печати обещает методичное расширение возможностей объемной печати в домашних условиях.

Источник: http://Tehnika.expert/cifrovaya/printer/chto-takoe-3d.html

Что такое 3D-печать и как устроен 3D-принтер

Что такое 3D-печать и как устроен 3D-принтер

Технологии 3D-печати или аддитивного производства обрели популярность совсем недавно, хотя первые методы появились на свет еще в середине 80-х годов прошлого века.

Назначение 3D-принтеров для многих людей до сих пор остается загадкой, хотя ничего сложного на самом деле нет: это самые настоящие автоматизированные фабрики, способные самостоятельно производить изделия практически любой формы.

3D-принтеры применяются для самых разных задач. Изначально технологии 3D-печати получили название «быстрое прототипирование» и использовались, как можно догадаться, для изготовления прототипов и макетов.

Нынешние, усовершенствованные технологии и материалы позволяют печатать уже не просто макеты, а вполне функциональные изделия, пригодные для повседневной эксплуатации: титановые имплантаты и лопатки газовых турбин, пластиковые игрушки, сувениры и корпуса бытовых приборов и гаджетов, керамическую посуду и даже бетонные строительные конструкции. Главным преимуществом 3D-печати над традиционными производственными технологиями считается принцип «прямого производства»: готовые изделия печатаются напрямую с цифровых моделей, в то время как для того же литья под давлением необходимо сначала изготовить дорогостоящую оснастку.

Принцип работы

Методов 3D-печати великое множество, но всех их объединяет общий принцип обработки цифровых моделей: для того чтобы 3D-принтер мог разобраться со сложной трехмерной структурой, цифровая модель разделяется на поперечные срезы, толщина каждого из которых соответствует толщине одного слоя.

Представьте себе стопку бумаги, где каждый лист выполняет роль печатного слоя: если каждый лист вырезать по индивидуальному шаблону и вновь сложить в стопку, то получится трехмерный объект заданной формы.

Собственно, именно так, вырезая и склеивая листы бумаги, работают 3D-принтеры по технологии LOM, выпускаемые компанией Mcor.

Разница же заключается в методах изготовления слоев и используемых материалах. Так, в стереолитографии (SLA) применяются жидкие фотополимерные смолы, отверждаемые лазером, а в селективном лазерном спекании (SLS) те же лазеры используются для спекания частиц различных порошков – металлических, полимерных или керамических.

Самое же широкое распространение получила технология «моделирования методом послойного наплавления», известная под аббревиатурами «FD» и «FFF». Популярность этого метода объясняется простотой и дешевизной как самих печатающих устройств, так и расходных материалов.

В качестве сырья используются всевозможные пластики и композиты на полимерной основе, а FDM-принтеры представляют собой максимально упрощенные станки с числовым программным управлением.

В качестве материала используется тонкая пластиковая нить или «филамент», а роль печатающей головки играет «экструдер», состоящий из простого зубчатого механизма, проталкивающего пластиковый пруток в разогретую трубку («хотэнд») и выдавливающего расплавленный пластик через сопло. Расплавленной нитью можно вычерчивать один слой за другим, пока не образуется трехмерная физическая модель. Необходимо лишь устройство, которое будет приводить головку в движение по заданному алгоритму.

Это устройство и называется 3D-принтером. Простейшие настольные 3D-принтеры состоят из шасси, служащего основой для направляющих, по которым передвигается печатающая головка и/или платформа, на которой выполняется построение.

В обычном офисном принтере, печатающем на листе бумаги, необходима возможность позиционирования в двух измерениях: как правило, головка движется из стороны в сторону, а сам лист бумаги постепенно протягивается, строка за строкой.

Если же мы строим трехмерную модель, то необходимо добавить и третье измерение в механизм позиционирования – так, чтобы можно было ориентироваться не только по ширине и длине, но и по высоте.

Головка и платформа устанавливаются на направляющие и приводятся в движение электромоторами. Порядок работы электромоторов, определяющий движение головки и подачу материала, закладывается в специальный программный код (т.н. G-код).

Код вырабатывается автоматически с помощью специальных программ, называемых «слайсерами»: такие приложения берут нарисованные в графических редакторах трехмерные виртуальные модели, а затем разделяют их на слои и конвертируют каждый слой в серию команд, необходимых для построения физического аналога. Головка постепенно вычерчивает каждый слой, выдавливая расплавленный пластик на платформу или нанесенные ранее слои. После окончания слоя головка поднимается (или, наоборот, платформа опускается) на высоту одного слоя, и процесс начинается заново, только с использованием очередного шаблона.

Как правило, толщина нити и самих слоев составляет доли миллиметра: типичный диаметр сопла варьируется от 0,3 до 0,8 мм, тогда как толщина слоя составляет от 50 до 300 микрон. Для сравнения, толщина человеческого волоса колеблется в пределах 80-100 микрон.

Очевидно, что печать тонкой нитью занимает достаточно долгое время. Действительно, типичный производственный цикл с легкостью может измеряться часами, а то и превышать сутки: здесь все зависит от выбранного диаметра сопла, толщины индивидуальных слоев и габаритов самого изделия.

Чем выше толщина нити и слоев, тем меньше времени уйдет на печать, но и качество поверхностей будет ниже.

Расходные материалы

Одним из самых привлекательных факторов FDM-печати остается огромное разнообразие относительно недорогих расходных материалов. Два наиболее популярных пластика АБС(акрилонитрилбутадиенстирол) и ПЛА (полилактид).

С первым вариантом знакомы абсолютно все из нас – это наиболее широко используемый промышленный пластик, из которого изготовлена ваша любимая кофемолка, шариковая ручка, защитный кожух смартфона и множество других бытовых вещей. Второй же представляет собой экологичную альтернативу, будучи органическим, биоразлагаемым полимером, изготавливаемым из кукурузы или сахарного тростника.

Пусть ПЛА и не так долговечен, его можно смело выбрасывать в мусор, так как под воздействием среды через несколько месяцев полилактид превратится в безвредный компост.

Но при желании можно печатать и другими материалами: такими популярными термопластами, как поликарбонаты и нейлон. Филамент можно даже изготавливать в домашних условиях, используя в качестве сырья пустые контейнеры из ПЭТФ: из этого материала изготавливаются бутылки для газированной воды и пива.

Существуют и эластичные варианты, имитирующие резину – такие, как NinjaFlex. А если «пластиковый» образ вам не по душе, то можно попробовать композиты на основе ПЛА с добавлением различных наполнителей: песчаника, металлической пыли и даже древесины.

Конечно же, физические и механические характеристики таких композитов несравнимы с настоящим камнем или сталью, но если вместо внешнего сходства вам необходима именно прочность и износоустойчивость, то всегда можно попробовать специальные композиты, армированные углеволокном.

Остается лишь выбрать 3D-принтер по душе, что может быть нелегким делом ввиду растущего разнообразия: серьезные дизайнеры могут выбрать относительно большие устройства с двумя-тремя печатающими головками, в то время как для начинающих пользователей доступно множество простых в эксплуатации моделей с относительно скоромными характеристиками, но высоким уровнем автоматизации и вполне доступными ценами. Некоторые наиболее бюджетные устройства можно приобрести всего за 200-300$, а цены на филаменты начинаются от 10$ за килограмм.

Для тех, кто хочет знать больше

Источник: http://gagadget.com/3d-printers/22841-chto-takoe-3d-pechat-i-kak-ustroen-3d-printer/

Что такое 3D-принтер

Что такое 3D-принтер 29 Март 2013       Людмила      Главная страница » Технические вопросы      Просмотров:   673

Что такое 3d-принтер? Буквально на днях я узнала, что существуют и даже свободно продаются 3D-принтеры.

Эта новость настолько меня заинтересовала, что я не могла дождаться, когда смогу прийти домой и поискать в Интернете информацию по этому вопросу. Первым делом я зашла на YouTube, и набрала в поиске интересующий меня вопрос.

Каково же было мое удивление, когда я поняла, что прозевала такую новость в IT-технологиях. Это непростительно!

На канале уже выложена уйма видеороликов по этим принтерам. А то, что они могут делать вообще не укладывается в голове. Это же совсем другой уровень развития нашей цивилизации.

Создала это чудо широко известная компания Z Corporation (головное предприятие в г.Берлингтон, США), специализирующаяся на создании и внедрении программного обеспечения для автоматизированного проектирования, т.е. программ, которыми пользуются дизайнеры, архитекторы, медики, машиностроители, проектировщики, рекламные агенства, художники и др.

Вы даете на печать чертеж (точно так же, как дать на распечатку простой вордовский документ), принтер сначала проверяет этот чертеж на ошибки (огромный плюс), и только после этого приступает к распечатке, т.е. созданию 3-х мерной модели.

Эту машину распечатал 3D принтер

Это тоже продукт распечатки 3D принтера

Вот такую штуковину распечатал 3D принтер

Для этого в принтере имеются специальные катушки с намотанным на них в виде нитей полимерным материалом (пластик, воск, выжигаемый пластик) разных цветов, которые расплавляются в процессе печати и наслаиваются строго по чертежу, с точностью до 138 микрон.

Материал очень быстро (в считанные секунды) отвердевает без каких-либо швов. Детали выглядят так, словно они изготовлены литьем под давлением. Детали получаются очень прочными и высокоточные. Буквально на другой день готовую модель можно проверить в действии. После затвердевания детали поддаются практически любой обработке, их можно резать, сверлить, шлифовать, красить и гальванизировать.

А как вам такой макет? Это тоже продукт распечатки 3D принтера.

А этот макет вообще шедевр. Даже не верится, что он распечатан на 3D принтере.

Когда я работала на одном крупном машиностроительном заводе по производству электропогружных насосов для нефтяных компаний, то мы в нашем цехе производили сборку отдельных узлов этих насосов.

На наших проектировщиков возлагалась задача запустить в производство совершенно новые модели. Честно сказать справлялись они с этим не очень хорошо.

Мы вытачивали, шлифовали, и подгоняли эти самые детали по их чертежам, которые при сборке оказывались совершенно не работоспособными.

Огромные деньги уходили на ветер, не говоря уже о затраченном времени и силах. Весь цех работал по несколько месяцев совершенно в холостую, из-за какой-нибудь незначительной ошибке в чертеже.

Сегодня же предприятию достаточно приобрести такой принтер и прежде, чем запускать детали в производство, распечатать и опробовать, не тратя огромные деньги силы и время.

А теперь при помощи такого принтера можно за несколько часов собрать готовую и действующую модель чего угодно. Начиная от игрушки, и заканчивая межпланетного корабля или человеческого сердца. Вы можете себе такое представить?

Компания Z Corporation выпускает и специальные программы, в которых можно подготовить чертеж. Есть даже программа для медицинских нужд по проектированию моделей человеческого организма, которая может считывать данные рентгенограмм и МРТ.

Уже есть в продаже даже 3D-принтеры для домашнего использования и даже модели для самостоятельной сборки от фирмы Cupcake.

С уважением, Людмила

Источник: https://moydrygpk.ru/texnicheskie-voprosy/chto-takoe-3d-printer.html

Компьютер — это просто — 3D-принтер — что это такое и как он работает

Современные цифровые технологии настолько шагнули вперед, что о таких возможностях наши предки могли лишь писать фантастические рассказы.

Хоть мы чаще всего считаем такие вещи повседневными и обыденными, однако это результат долгих, упорных исследований и экспериментов.

Самая простая ситуация, которая наиболее точно отразит прогресс: вам от бабушки досталась уникальная шкатулка с необычным рисунком, которая по неосторожности была разбита.

Купить такую уже не представляется возможным, но и прощаться с любимой вещью не хочется. Однако, достав подобный каркас и имея дома 3d принтер, с помощью несложных работ можно полностью воссоздать любимое изделие.

Это стало возможным благодаря трехмерной печати, которая активно входит в обычную жизнь и становится неотъемлемой ее частью для многих пользователей.

Для некоторых это становится еще и средством дополнительного дохода или возможностью реализовать свои творческие идеи.

Что представляет собой 3d принтер?

Это устройство, которое создает изображения в трехмерном измерении, передавая их послойно с использованием цифровой трехмерной модели. Основой для создания рисунка являются несколько видов пластика, однако сегодня производители начинают активно добавлять новые компоненты для еще более реалистичной передачи образа.

Внешне домашний 3d принтер напоминает обычный принтер, в который встроены металлические направляющие, а осуществляет печать экструдер или лазер. Применяют его для воспроизведения сложных изображений и форм, деталей и фрагментов, таких, которые распечатать с помощью обычного МВФ практически нереально.

Какая технология печати применяется?

Первые идеи по трехмерной печати стали появляться еще в 80-х годах. Именно в тот период времени был создан стереолитограф, который создавал объекты с помощью специального фотополимерного пластика.

Технология разработана на основе свойств фотополимеров — под действием лазера он застывает и приобретает твердую форму пластика.

Именно эти свойства и стали основой для будущего принтера: лазер лучом прорисовывает каждый пиксель рисунка, создавая его из жидкого вещества, которое, застыв, становится твердым элементом объекта.

Второй технологией, которую применяют не менее активно, чем первую, стала технология под названием «лазерное спекание». Материал, который применяется — порошок легкоплавкого пластика.

Под действием лазера пластик плавится, становится эластичным, а затем спекается в единую массу.

Чтобы пластик под действием температуры лазера не воспламенился или не окислился, в камеру, где проводятся работы, добавляют азот (инертный газ).

Работа 3d принтера происходит таким образом: рабочий элемент — головка-экструдер плавит пластиковую нить, которой заправляется принтер. Далее расплавленный элемент подается через сопло, а затем достаточно быстро застывает при комнатной температуре.

Специальных условий для работы, как для промышленных технологий, не требуется. При этом затраты на создание объектов невысокие — всего 50-60 долларов за 1 кг пластика, которого хватает надолго, что делает принтер еще доступнее для домашнего пользования.

Возможности, которые открывает 3d принтер

Благодаря прогрессу, уже сегодня можно печатать не просто банальные футболки с трехмерным изображением, а создавать сложные трехмерные проекционные модели зданий с точностью передачи в 100 микрон.

Особенно актуальны они для научных институтов, ведь теперь можно не только делать прототип, а и прикасаться к нему в проводимых исследованиях. Ювелиры также оценили новинку — благодаря принтерам нового поколения создавать отливочные формы для самых замысловатых изделий не составляет труда.

А вот у археологов появилась возможность не просто зарисовывать возможную проекцию найденного элемента, а практически воссоздавать его точный вид.

Мечта ученых, которая вполне может стать былью — создание «пищевых принтеров», которые из доступных белков и углеводов смогут производить настоящие продукты питания, и воссоздание человеческих органов, что особенно актуально для людей, которые не могут найти доноров. Причем уже сегодня практикуется печать межпозвоночных дисков и стволовых клеток. Так что все, что наши предки считали фантастикой, а сейчас частично мы видим в кино, вполне реально скоро станет нашей обыденностью, которая сделает жизнь проще и легче.

Источник: http://prostocomp.com/articles/43-apparatnoye-obespecheniye/117-3d-printer.html

Что такое 3Д-принтер и как он работает?

Будущее, о котором мечтали наши предки, уже наступило. Правда, мы этого не замечаем, но от этого оно никуда не делось. Представьте себе ситуацию: ваша любимая кружка разбилась, а в магазине уже таких нет и в ближайшее время не предвидится.

Казалось бы, мелочь, на которую не стоит обращать внимание. Однако если у вас дома есть 3D-принтер, то путем нехитрых манипуляций вы легко сможете создать точную копию разбившегося предмета.

Ничего фантастического в том нет, поскольку трехмерная печать уже давно и громко стучится в двери наших домов.

Что такое 3D-принтер

3D-принтер – это такое устройство для послойного создания трехмерных объектов на основе цифровой трехмерной модели. В качестве исходников обычно используются несколько видов пластика, хотя в последнее время начинают появляться и другие материалы.

Настольный 3D-принтер выглядит как небольшой ящик с металлическими направляющими, по которым двигается рабочий элемент принтера: экструдер или лазер.

Как правило, такие принтеры используются для создания различных прототипов, литейных форм и сложных деталей, которые обычным способом изготовить невозможно или крайне тяжело.

Технологии печати

Впервые о трехмерной печати заговорили в 80-х годах прошлого века. Именно тогда появилась технология стереолитографии, использующая для создания объектов специальный фотополимерный пластик.

Если коротко, то ее суть заключается в следующем: под действием лазера фотополимер застывает, превращаясь в твердый пластик.

Таким образом, луч лазера буквально попиксельно «рисует» будущий объект, создавая его из жидкого вещества.

Еще одна технология, в которой используется лазер, называется «лазерное спекание». В ней в качестве рабочего материала используется порошок легкоплавкого пластика, который нагревается лазером до температуры плавления и таким образом спекается в общую массу. Дабы материал не загорелся и не окислился, в рабочую камеру добавляют инертный газ азот.

Обе технологии обычно используются в установках промышленных размеров, в то время как струйная печать прекрасно подходит для небольших домашних моделей.

Струйный 3Д-принтер — это такое устройство, которое в качестве рабочего элемента использует специальную головку-экструдер, нагревающую пластиковую нить до температуры плавления. Расплавленный пластик постепенно выдавливается через сопло, после чего застывает при комнатной температуре.

Эта технология абсолютно безопасна и относительно недорога (килограмм пластика стоит в районе 50-60 долларов), чем и обеспечивается ее популярность в непрофессиональной среде.

Что могут 3D-принтеры?

Сегодня уже создано несколько моделей 3D-принтеров, которые могут печатать объекты с точностью в 100 микрон. Такие принтеры могут создавать довольно сложные трехмерные объекты, начиная от детских игрушек и заканчивая архитектурными моделями.

В научной деятельности такие принтеры позволяют не просто взглянуть на прототип, но и пощупать его руками.

В ювелирном производстве 3D-принтеры активно используются для создания отливочных форм, а в археологии – для воссоздания первоначального вида найденных фрагментов.

Многие ученые-футурологи прогнозируют, что технологии 3D-печати кардинально изменят нашу жизнь.

Сейчас предпринимаются попытки создания «пищевых принтеров», которые способны печатать настоящие продукты питания из базовых ингредиентов: белков, углеводов и т.д.

Еще более потрясающе выглядит возможность печати человеческих органов. Никакой фантастики в этом нет – ученые уже сегодня способны печатать межпозвонковые диски из стволовых клеток.

В общем, прогресс не стоит на месте и похоже, что наши дети будут спрашивать нас о том, что такое 3d принтеры, гораздо чаще, чем мы спрашивали своих родителей о том, откуда берутся дети.

Ну а о походах в магазин за всякими бытовыми предметами можете забыть уже сейчас – на сайтах Cubify.com и Thingiverse.

com можно легко найти цифровые модели всего необходимого, начиная от гаечных ключей и заканчивая самими гайками, так что словосочетание «скачать кружку бесплатно» уже не выглядит таким бредовым, как это было еще пару лет назад.

Источник: http://3dpr.ru/3d-printer-chto-eto-takoe-i-kak-rabotaet

История создания 3D принтеров и их принцип работы

История создания 3D принтеров и их принцип работыВы здесь

Оглавление:

Теперь уже всем знакомое слово «принтер» переводится с английского, как печатающее устройство. Сейчас редко можно найти человека, который ни разу бы не видел обычного принтера, с помощью которого можно получить любой текстовой или графический бумажный документ.

История появления принтера в нынешнем понимании началась в прошлом веке – первый чёрно-белый принтер появился ещё в далёком 1953 году, а в 1976 году появился первый цветной струйный принтер от компании IBM. Сегодня разнообразные принтеры можно найти не только в офисах и организациях, но также в школах и почти в каждом жилище. Ведь современный процесс работы и обучения стал немыслимым без этого прибора.

Однако в последние годы появилось совершенно новое устройство, которое способно не просто распечатать на листке какое-либо изображение. Речь идёт про изобретение 3d принтера, с помощью которого можно уже создавать объёмные детали, изделия или модели.

История трёхмерного принтера

История 3d принтеров, как ни удивительно, довольно долгая, а над созданием этого устройства работали учёные из многих стран мира, постепенно внося свою лепту в развитие трёхмерных технологий.

  • В 1986 году американец Чак Халл изобрёл принцип трёхмерной печати, который использовался в установке для стереолитографии.
  • В 1988 году другой американец, Скотт Крамп нашёл абсолютно иной подход для осуществления трёхмерной печати – формование через декомпозицию плавящегося материала (FDM). На этом принципе сегодня работают все трёхмерные принтеры, способные делать изделия в ограниченных масштабах.
  • Хотя работа над созданием трёхмерных принтеров началась в восьмидесятые годы прошлого века, сам термин «трёхмерная печать» появился лишь в 1995 году в недрах Массачусетского технологического института. И уже в следующем году, компания «3D Systems» назвала свою первую модель «Actua 2100» трёхмерным принтером. Такую историю создания имеет 3д принтер, если говорить кратко.

Первые модели объёмной печати работали очень медленно, а попытка увеличить скорость их работы неизменно приводила к погрешности в изделиях. Трёхмерные принтеры с достаточно высоким качеством изделий появились только в 2005 году.

В 2008 году появилась модель «Reprap», наполовину способная воссоздать саму себя, поскольку могла делать половину своих деталей.

Технологии 3d печати

Трёхмерная печать может использовать разные технологии и расходные материалы, но в любом случае, она работает через последовательное наращивание слоями объёмного предмета. Для создания слоёв могут применяться различные технологии.

Лазерная стереолитография, в которой ультрафиолетовый лазер точку за точкой засвечивает поверхность жидкого фотополимера. В другом варианте засвечивание производится ультрафиолетовой лампой сквозь меняющийся с новым слоем фотошаблон. Жидкий полимер при этом затвердевает, становясь довольно прочным пластиком.

  • Лазерное сплавление применяется для слоёв порошков из пластика или металла.
  • Ламинирование – здесь всё также производится наслаивание материала, все слои склеиваются между собой, а лазером в каждом слое вырезаются участки, формирующие сечение будущего предмета.
  • Струйная технология предусматривает застывание охлаждающегося материала: раздаточная форсунка выбрасывает на охлаждаемую платформу-основу разогретые капли термопластика. Там они мгновенно застывают, склеиваясь с соседними, и формируют слой изготавливаемой детали.
  • Склеивание порошкообразного материала несколько напоминает спекание порошка лазерным лучом, но порошок здесь может быть из измельчённой целлюлозы, которая не плавится, поэтому для его склеивания используется жидкий адгезив или растворитель, который подаётся из миниатюрной форсунки. Таким методом можно придать детали желаемый цвет, если использовать разноцветные красящие вещества. Есть даже модели трёхмерных принтеров, в которых работают головки от обычных струйных принтеров.
  • В качестве самоотверждающихся материалов могут применяться также густые керамические смеси. Подобные материалы востребованы для трёхмерной печати больших архитектурных моделей.
  • Последнее достижение – биопринтеры. Пока это только экспериментальные установки, которые формируют трёхмерную структуру органа для трансплантации. Они используют растворы, содержащие живые клетки. Затем происходит рост, деление и специализация клеток, которые формируют окончательную форму органа.

Сырьё для трёхмерных принтеров

Все объёмные принтеры до 2008 года могли использовать только один вид пластика – АВС, который являлся лучшим «расходником» для трёхмерной печати. Компания Object Geometries Ltd выпустила первую модель «Connex500», которая могла одновременно использовать несколько видов материалов. Сейчас список таких материалов перевалил за сотню. Среди них можно отметить следующие:

  • целлюлоза;
  • гидрогель;
  • бетон;
  • акрил;
  • вода;
  • гипс;
  • нейлон;
  • металлический порошок;
  • полилактид;
  • поликапролактон;
  • полиэтилен низкого давления;
  • полипропилен;
  • шоколад.

Особенность работы трёхмерных принтеров такова, что все получаемые объекты могут быть только твёрдотельными, поскольку наносятся слой за слоем.

На обычном принтере можно сделать лишь бумажный документ, а на трёхмерном «напечатать» детскую игрушку, ткань, годную для пошива, пластиковую посуду, даже имплантаты для медицинских целей или автомобиль.

Объёмные принтеры нового поколения имеют очень большие возможности.

Видео об истории 3d принтеров

Удивительные возможности трёхмерных принтеров

Трёхмерные принтеры постепенно становятся полезными и нужными приборами в нашей жизни, а сферы их применения всё больше расширяются. Так, небольшие трёхмерные принтеры способны делать бытовые мелочи, вроде посуды, игрушек, украшений и даже мебели.

  • В 2010 году канадец Джим Кор продемонстрировал легковой автомобиль, корпус которого полностью был изготовлен на трёхмерном принтере, для которого потребовалось 2500 часов работы. Создатели уникального автомобиля даже собрались за пару дней добраться от Нью-Йорка до Сан-Франциско, используя при этом всего 38 л биотоплива.
  • В 2010 году компания «Organovo Inc.» объявила, что создала трёхмерную технологию изготовления искусственных кровеносных сосудов. Ранее об использовании этой технологии в медицинских целях не шло и речи. В настоящее время в мире уже сделано множество операций по протезированию, где пациентам вживлялись имплантаты, выполненные по этой технологии – костей черепа и носа, стоматологические, кости кистей и т.д.
  • Гораздо скромнее выглядит демонстрация в 2011 году британцами принтера, который из  шоколада мог сделать любую фигурку. Поскольку шоколад способен довольно быстро затвердевать при охлаждении, то принтер печатает на таком сырье довольно шустро. Такие принтеры – настоящая находка для ресторанов и кондитерских.

В том же году на трёхмерном принтере был изготовлен первый самолёт усилиями британских инженеров из Университета Саутгемптона. Они признались, что наибольшие трудности были не в процессе печати, а при проектировании. Изготовленная модель оказалась способной летать на приличной скорости.

Учёные из Оксфорда предложили принтер, который может воспроизводить материал, частично имеющий свойства живой ткани. Робототехник из Италии Энрико Дини научил трёхмерный принтер делать макеты двухэтажных зданий, в которых есть комнаты с перегородками, трубы и лестницы. Всё это делается из неорганического компаунда и песка. Полученный материал имеет прочность, близкую к железобетону.

Инженерная мысль на этом не остановилась, поскольку поступило предложение использовать эту технологию при возведении лунных исследовательских баз. Было принято решение доставить трёхмерный принтер на МКС, где космонавты смогут быстрее изготовить необходимые для них детали, не дожидаясь доставки их с Земли.

Сейчас зd принтеры, история которых начиналась с громоздких и очень дорогих экземпляров, становятся всё меньше и дешевле. В 2011 году австрийцы продемонстрировали самый лёгкий, маленький и дешёвый в работе объёмный принтер.  Здесь была использована технология аддитивной фотополимеризации, работающая со светочувствительной смолой.

Видео про возможности зd принтера

Раньше думали, что 3D мониторы – недостижимая роскошь для простого обывателя, а сегодня их могут купить даже незажиточные граждане. Так же и с трёхмерными принтерами – они уже перестали быть машинами из фантастических книг, а всё уверенней входят в реальность, принося всё больше пользы. Перспективы у них очень хорошие.

Вас впечатляют возможности 3d принтеров? Что Вас поразило больше всего? Поделитесь своим мнением в комментариях.

Источник: https://www.rutvet.ru/in-istoriya-sozdaniya-3d-printerov-i-ih-princip-raboty-8253.html

Как работает 3D принтер: принцип работы трехмерной печати

Как работает 3D принтер: принцип работы трехмерной печати

Технологии трехмерной печати уже никого не удивляют. Многие пользуются 3Д принтерами в личных целях, и практически не одно предприятие не обходится без промышленного принтера для трехмерной печати.

И хоть это уже и не новость, а сама технология была разработана уже достаточно давно, мало кто знает, как работает 3D принтер. Если вас интересует этот вопрос, то данная статья будет вам весьма полезна.

Для начала, чтобы понять принцип работы принтера для трехмерной печати следует понять, что это вообще такое и принцип печати.

1. Что такое 3D принтер

3D принтер – это устройство для создания физических объектов путем последовательного накладывания слоев. Другими словами 3Д принтер способен распечатать любой физический предмет, который смоделирован на ПК.

На сегодняшний день существуют различные модели 3D принтеров, которые способны работать с разными расходными материалами. Это означает, что при помощи трехмерной печати можно изготавливать любые детали для механизмов, которые смогут выдерживать высокие нагрузки, и не уступают деталям, сделанным традиционным способом.

Независимо от модели все современные 3D принтеры имеют одинаковый принцип работы.

2. Принцип работы 3D принтера

Теперь вы знаете определение 3Д принтера, и можно переходить к вопросу, как он работает.

Вы уже знаете, что принтер для трехмерной печати способен выводить трехмерную информацию, то есть создавать физические объекты по информации, поступающей с персонального компьютера.

Принцип действия 3D принтера заключается в последовательном наложении тончайших слоев расходного материала (пластика, или металлической пудры и так далее).

Слой за слоем создается физический объект. При этом стоит отметить, что такая технология изготовления моделей отличается высокой скоростью. Кроме этого принтер абсолютно лишен так называемого «человеческого фактора». То есть машина не совершает ошибок, благодаря чему изделия получаются абсолютно точными и идентичными оригиналу.

Из-за того, что существуют разные типы устройств для трехмерной печати невозможно однозначно ответить на вопрос, как работает 3Д принтер.

К примеру, устройство, печатающее пластиком, имеет один принцип, а принтер, работающий с металлической пудрой совершенно другой.

Конечно, все они работают по принципу послойного создания модели, однако в случае с пластиком принтер должен плавить расходный материал до жидкого состояния, а в случае с металлической пудрой печатающая головка распыляет связующее вещество.

Принцип работы такого принтера заключается в том, что печатающая головка (так называемый экструдер) сильно нагревается и плавит пластик, который подается в виде литой трубки. Далее расплавленный материал подается с нижней части печатающей головки и помещается в нужных местах.

Для правильно работы принтера необходим специальный файл, который содержит всю информацию о создаваемой модели. В зависимости от модели принтер может быть подключен к ПК или работать автономно.

2.1.1. Работа 3D принтера по металлу

Как и любой другой 3Д принтер, устройства, печатающие металлом, также управляются при помощи компьютера. Кроме этого используется такой же принцип послойного создания модели. Однако в отличие от принтера, печатающего пластиком, 3D принтер по металлу не плавит расходный материал.

Принцип работы заключается в следующем. Печатающая головка наносит специальное связующее вещество (клей) в местах, указанных компьютером.

После этого вал наносит тончайший слой металлической пудры на всю рабочую площадь. В местах, где нанесен «клей» металлическая пудра склеивается и затвердевает.

Далее печатающая головка снова наносит «клей», после чего вал насыпает еще один тончайший слой металлического порошка и так далее.

3. Как работает 3D принтер: Видео

По окончанию работы принтера получается необходимый физический объект. Лишняя пудра просто сдувается с модели. Однако изделие все еще не готово. На данной стадии деталь очень пористая и хрупкая.

Для придания ей жесткости и прочности изделие помещается в специальный контейнер, который засыпается бронзовой пудрой, и все это помещается в специальную печь, для сплавления молекул металла между собой и насыщения изделия бронзой.

Конечно, весь этот процесс занимает достаточно много времени, однако все равно изготовление детали происходит существенно быстрее, чем традиционным способом. Кроме этого такое производство существенно дешевле. Такой же принцип работы имеют и принтеры, печатающие стеклом.

4. Устройство 3D принтера

По своему устройству 3D принтер схож с обычным принтером для печати 2Д изображений. Отличие заключается только в том, что 3Д принтер печатает в трех плоскостях. То есть помимо ширины и высоты появляется еще и глубина. Не зависимо от модели, все 3D принтеры имеют практически одинаковое строение. Они состоят из одинаковых элементов. Итак, устройство 3Д принтера включает в себя:

  • Экструдер, который разогревает и выдавливает полужидкий пластик;
  • Рабочая поверхность – платформа, на которой выполняется печать;
  • Линейный мотор, который приводит в движение подвижные органы;
  • Фиксаторы – датчики, ограничивающие движения подвижных органов, к примеру, когда они подходят к краю рабочей поверхности;
  • Рама;
  • Картезианский робот – машина, которая способна двигаться в трех направлениях по осям координат X, Y и Z.

Все это управляется при помощи компьютера, который задает величины движений каждого из компонентов. Теперь вы знаете, как устроен 3D принтер, что позволяет лучше узнать современную технику и понять принцип ее работы.

Конечно, этот пример описывает простейшую конструкцию 3D принтера. Сегодня существуют более сложные устройства, которые имеют дополнительные возможности и более сложные схемы.

Однако устройства новых моделей компании изготовители, по определенным причинам, держат в строгом секрете.

Источник: http://www.techno-guide.ru/informatsionnye-tekhnologii/3d-tekhnologii/kak-rabotaet-3d-printer-printsip-raboty-trekhmernoj-pechati.html

Ссылка на основную публикацию